使用环境DNA进行鱼类监测

圣路易斯华盛顿大学“活地球合作组织”的博士后研究助理卡拉·安德烈斯（Kara Andres）与人合著了一项研究，该研究使用水样中的痕量DNA来追踪五大湖中入侵鱼类的种群。该研究最近发表在PNAS上。

该研究包括对环境DNA或eDNA的分析，eDNA是指在水中漂流并漂浮在空气中的微小遗传信息。来自环境（海洋、湖泊和其他水体）的水样可能包含来自野生动物的遗传信息，即使它们从未被看到或捕获过。正如安德烈斯所解释的那样，鱼无论在哪里游泳都会留下DNA痕迹。“鱼很黏，”她说。“它们在排泄废物、繁殖或脱落鳞片时也会失去DNA。

在这个项目中，当安德烈斯还是康奈尔大学的研究生时，研究人员从一系列水道（包括四个五大湖）收集了eDNA，以监测圆虾虎鱼（Neogobius melanostomus）的种群，这是一种原产于欧亚大陆中部的小型底栖鱼类。在五大湖，鱼是威胁本地物种的主要滋扰。

eDNA证实，除了纽约的塞内卡湖（Seneca Lake）之外，所有采样的湖泊中都存在圆形虾虎鱼，那里没有已知的鱼类种群。重要的是，eDNA中的信息足够详细，可以深入了解水下群落的遗传多样性和结构。研究人员发现，从eDNA中收集的估计值与捕获鱼类组织的遗传分析所做的估计大致一致，这是一种更传统的群体遗传学学习方法。

“这项研究的目的不一定是要了解圆虾虎鱼种群的遗传学，因为它们已经众所周知，”安德烈斯说。“我们想证明我们可以用eDNA找到这些相同的模式，这可能是一个重要的工具。

从理论上讲，来自水样的eDNA可以广泛用于监测水道中的入侵物种或跟踪受威胁和濒危物种的健康状况。例如，在密歇根湖中用于圆形虾虎鱼的相同基本方法可以适用于计算北大西洋特定地区濒临灭绝的露脊鲸的确切数量。

同样，其他研究人员和保护主义者正在研究从沙雪中的空气或动物足迹中收集的eDNA。这些信号可能会彻底改变追踪野生动物的方法。

安德烈斯继续在WashU研究eDNA，尽管她的注意力略有转移。现在，她正在从梅拉梅克河和当地其他水道收集样本，以寻找微生物的遗传痕迹。这是一个研究微生物群落如何影响入侵物种成功的更大项目的一部分。在这样的研究中，她并不完全关注鱼类DNA。“但如果它出现，我可能会偷看一眼，”她说。

最初发表于The Ampersand网站。

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Andres，KJ，Lodge，DM和Andrés，J.环境DNA揭示了劳伦五大湖入侵物种的遗传多样性和种群结构。美国国家科学院院刊.九月 12， 2023.DOI：10.1073/pnas.2307345120。